نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکده فیزیک، دانشگاه تبریز، تبریز
چکیده
در این مقاله از یک مدل جنبشی تک بعدی برای به‌دست آوردن امواج سالیتونی بار فضایی در باریکۀ ذرات باردار گرم در یک کانال انتقال دهنده با دیوارۀ مقاومتی به شعاع استفاده شدهاست. میدان الکتریکی محوری به‌صورت به‌دست می‌آید که در آن و ثابت‌های هندسی هستند. به‌علاوه به‌دلیل مقاومت دیواره، یک میدان الکتریکی حاصل می‌شود. گشتاورهای معادلۀ ولاسف برای تابع توزیع واتر بگ[1] به معادلات سیالی تبدیل می‌شوند و این معادلات با استفاده از روش اختلال کاهشی به معادلۀ KdV تقلیل می‌یابند. شکل امواج سالیتونی بارفضایی تند و کند ناشی از باریکۀ ذرات باردار گرم در حضور مقاومت دیواره با بررسی عددی معادلۀ KdV در زمان‌های مختلف به‌دست می‌آید. بالاخره مشاهده می‌شود که در امواج سالیتونی بار فضایی کند ناشی از باریکه‌های ذرات باردار، هرچقدر مقدار مقاومت دیواره بیشتر باشد سرعت رشد دامنۀ نسبی بیشتر است و در امواج سالیتونی بار فضایی تند ناشی از باریکۀ ذرات باردار گرم، هرچقدر مقدار مقاومت بیشتر باشد سرعت میرایی دامنۀ امواج سالیتونی بیشتر است. نهایتاً نشان داده می‌شود که با افزایش مقدار مقاومت دیواره، سرعت رشد (میرایی) دامنۀ نسبی امواج سالیتونی بار فضایی آهسته (سریع) ناشی از باریکه‌های ذرات باردار افزایش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Space charge solitary waves in warm charged particle beams in resistive wall transport channels
نویسندگان [English]
- Abdorasoul Esfandyari-Kalejahi
- Tannaz Adil
Physics and Plasma, Faculty of Physics, Tabriz UniversityTabriz, Iran
چکیده [English]
In this article, a one-dimensional kinetic model is used to obtain space charge solitary waves in a beam of hot charged particles into a transmission channel with a resistance wall of radius rw. The axial electric field is obtained as , where and are geometric constants. In addition, due to the resistance of the wall, an electric field appears. The moments of the Vlasov equation for the water bag distribution function are converted into fluid equations and these fluid equations are reduced to the kdv equation using the reduced perturbation method. The shape of the fast and slow space charge solitary waves caused by the beam of hot charged particles in the presence of wall resistance is obtained by numerically examining the KdV equation at different times. Finally, it is revealed that with the increase of the wall resistance, the growth(attenuation) rate of the relative amplitude of the slow (fast) space charge soliton waves caused by the beams of charged particles increases.
کلیدواژه‌ها [English]
- particle beam
- space-charge
- solitary wave
- reductive perturbation
- stability
- instability
- fluid model
- M Nazmabadi et al., J. of Phys. Res. 15,129(2014)(In Persian)
- M Reiser, “Teory and Design of Charged Particle Beams”, Wiley, New York (1994).
- D B Williams and C B Carter, “Transmission Electron Microscopy, Plenum”, New York (1996).
- M Reiser, “Theory and Design of Charged Particle Beams”, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, (2008).
- Jr Stanley Humphries, “Charged Particle Beams”, John Wiley and Sons (2002).
- Jr Stanley Humphries, Charged Particle Beams, John Wiley and Sons (2001).
- Y S Kivshar, Rev. A 42, 1757 (1990).
- J S Russel, Report of the Fourteenth Meeting of British Association for the Advancement of Science, Murray, London, pp 311-390 (1844).
- T Filippov, “The Versatile Solitin”, Springer Verlag (2000).
- P G Drazin and R S Johnson, “Solitons: An Introduction”, Cambridge university press, Cambridge (1989).
- R C Davidson, “Methods in Noninear Plasma Theory”, Academic, New York (1972).
- S Banerjee, and B Ghosh, Pramana 90 (2018) 1.
- Woo-Pyo Hong and Young-Dae Jung, Zeitschrift für Naturforschung A, 71, 10 (2016) 971.
- A Neogi and S Ghosh. Physical Review B, 44, 23 (1991) 13074
- B I Sturman, M Mann, and K H Ringhofer, Optics letters 17, 22 (1992) 1620.
- Langmuir, Irving. Physical review33, 6 (1929) 954.
- H Schamel and R Fedele, Physics of Plasmas 7, 8 (2000) 3421.
- Bonilla, Luis L and JoséM Vega. Physics Letters A156, 3-4 (1991) 179.
- Y Nakamura and K Ohtani, Journal of Plasma Physics 53 , 235 (1995)
- H Suk, J G Wang, and M Reiser, Plasma 3 , 2 (1996).
- R C Davidson and E A Startsev, Rev. ST Accel. Beams 7 (2004) 024401.
- M Reiser, “Theory and Design of Charged Particle Beams”, Wiley, New York (1994).
- H Suk, J G Wang, and M Reiser. Physics of Plasmas 3, 2 (1996) 669.
- Davidson, Ronald C , and Edward A Startsev, Physical Review Special Topics-Accelerators and Beams 7, 2 (2004) 024401.
)